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在世界范围内,炸弹恐怖袭击事件频发。爆炸冲击波与产生的冲击碎片对人身安全造成了不容忽视的威胁,因此,提高结构的抗冲击性能在抗爆研究中具有重要意义。聚脲弹性体因其优异的力学性能,且兼具密度小、强度大、吸收能量多、施工便捷的优点,能够显著地提高结构构件的抗爆抗冲击性能。本文采用实验研究和有限元分析模拟的方法,研究了Q190s型喷涂型高强聚脲材料(以下简称Q190s型聚脲材料)的常规性能,并分析了聚脲的不同防护方式对钢板的抗冲击性能的影响。首先,对Q190s型聚脲材料的常规性能及其热力学性能进行表征,分析了该材料的固有属性及热稳定性。其次,通过聚脲喷涂设备将聚脲喷涂到金属靶板表面,制成不同防护类型的聚脲-钢板复合结构,采用落球冲击实验的方法,深入研究了聚脲-钢板复合结构的抗冲击性能。最后,利用有限元模拟软件ANSYS/LS-DYNA对相应的结构模型进行了有限元模拟,研究了聚脲的不同加固方式对纯钢板抵御钢球冲击的动态响应结果。通过上述实验方法及模拟研究,得出了下列结论:(1)Q190s型聚脲材料的常规性能实验结果如下:拉伸强度为22.47MPa,断裂伸长率为559.72%,撕裂强度为82.03KN/m;其邵氏D硬度为93,具有较高的硬度;所测聚脲材料的密度是1.19g/cm3;材料的凝胶时间与表干时间分别为5s、36s;固含量为96.34%;阿克隆磨耗体积为0.194cm3。从上述实验结果可以看出,该材料具有较快的凝胶时间以及较高的固含量。因此,Q190s型聚脲材料具有固化速度快、污染少、不易挥发的特点,并且兼顾施工速度快,力学性能好的特性,是一种绿色、环保的材料。(2)将Q190s型聚脲材料喷涂到纯钢板表面,通过落球冲击装置测试其抗冲击性能,钢球的自由落体速度为9.9m/s,采用动态应力采集仪采集并分析数据,研究结果显示,纯钢板、聚脲-钢板复合结构、钢板-聚脲复合结构、钢板-聚脲-钢板三明治复合结构、聚脲-钢板-聚脲-钢板复合结构以及钢板-聚脲-钢板-聚脲复合结构的应变峰值分别为:2372.9、1293.95、1235.36、1082.09、1586.94、1619.38,通过对比纯钢板与单层聚脲涂敷钢板,可得知,Q190s型聚脲材料具有良好的抵御冲击变形的能力;通过对比单层涂敷结构与夹层结构,可得知聚脲的不同加固方式对钢板的抗冲击性能具有不同的影响。(3)利用ANSYS/LS-DYNA有限元仿真软件,对聚脲-钢板复合结构的落球冲击实验进行有限元模拟,结果表明,通过数值模拟获得的数据与实验数据具有较高的吻合性。通过数值模拟分析可知,聚脲通过自身的拉伸与回弹,消耗了施加在钢板表面的能量,从而减少了钢板的变形。综上所述,Q190s型聚脲材料具有优异的力学性能与抗冲击性能,在抗爆抗冲击领域具有广泛的应用前景。